2026年第5期文章目次
2026, 53(5):420-431.
DOI: 10.12177/emca.2026.167
摘要:
【目的】随着新能源的迅速发展,新能源逆变器的弱抗扰性加剧了其在故障扰动后发生连锁性脱网的风险,对现有保护风险防控技术提出了新的挑战。针对有源中点钳位(ANPC)逆变器交流侧短路的故障工况,本文对逐波限流控制方法进行了研究。【方法】在传统的逐波限流控制方法中,当电流大于过流阈值时,会断开逆变器所有开关器件。但这会频繁触发限流控制,开关器件的电流变化率di/dt很高,且有过电流流过绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的反并联二极管,无法有效保护逆变器中的开关器件。在强制关断所有开关器件的控制与放任过电流发展导致新能源脱网事故发生之间,本文提出了一种控制逆变器介于中间状态的技术,即开关部分关断的逐波“软”限流控制技术。当触发控制时,关断指定开关器件,导通剩余开关器件。最后使用MATLAB/Simulink建立仿真模型,对本文提出的逐波限流控制方法进行验证。【结果】结果表明,该方法可有效减少触发次数,降低开关器件的di/dt,并且降低逆变器内部开关器件的电流峰值,提高逆变器的可靠性。与全关断逐波限流相比,逐波“软”限流的触发周期更长,触发次数更少,且将开关器件电流峰值限制在更低水平,有利于提高逆变器的可靠性,优化了逐波限流控制方法。【结论】本文提出的有源中点钳位型逆变器逐波“软”限流控制方法,在短路故障情况下,能够有效减小逆变器开关器件电流应力,提升逆变器短路故障穿越能力,为新能源并网安全运行提供技术支撑。
【目的】随着新能源的迅速发展,新能源逆变器的弱抗扰性加剧了其在故障扰动后发生连锁性脱网的风险,对现有保护风险防控技术提出了新的挑战。针对有源中点钳位(ANPC)逆变器交流侧短路的故障工况,本文对逐波限流控制方法进行了研究。【方法】在传统的逐波限流控制方法中,当电流大于过流阈值时,会断开逆变器所有开关器件。但这会频繁触发限流控制,开关器件的电流变化率di/dt很高,且有过电流流过绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的反并联二极管,无法有效保护逆变器中的开关器件。在强制关断所有开关器件的控制与放任过电流发展导致新能源脱网事故发生之间,本文提出了一种控制逆变器介于中间状态的技术,即开关部分关断的逐波“软”限流控制技术。当触发控制时,关断指定开关器件,导通剩余开关器件。最后使用MATLAB/Simulink建立仿真模型,对本文提出的逐波限流控制方法进行验证。【结果】结果表明,该方法可有效减少触发次数,降低开关器件的di/dt,并且降低逆变器内部开关器件的电流峰值,提高逆变器的可靠性。与全关断逐波限流相比,逐波“软”限流的触发周期更长,触发次数更少,且将开关器件电流峰值限制在更低水平,有利于提高逆变器的可靠性,优化了逐波限流控制方法。【结论】本文提出的有源中点钳位型逆变器逐波“软”限流控制方法,在短路故障情况下,能够有效减小逆变器开关器件电流应力,提升逆变器短路故障穿越能力,为新能源并网安全运行提供技术支撑。
2026, 53(5):432-443.
DOI: 10.12177/emca.2026.159
摘要:
【目的】逆变器驱动的内置式永磁同步电机在运行过程中,谐波电流及其激励的径向电磁力易导致明显的电磁振动与噪声。而现有控制策略多侧重于抑制低频或高频单一方面的电磁振动,难以实现全频段电磁振动的有效抑制。因此,本文旨在提出一种兼顾低频与高频电磁振动抑制的改进控制方法。【方法】首先,利用Logistic映射与Markov链生成随机零矢量序列,用于改进随机零矢量SVPWM调制,实现动态调整逆变器开关脉冲导通时刻以抑制开关频率附近高频谐波,降低高频电磁振动;同时在最大转矩电流比控制中引入虚拟正弦波注入,从电流控制层面选择精确的电流矢量角,削弱低次谐波电流分量,降低低频电磁振动。【结果】结果表明,与传统控制策略相比,所提出的控制策略使A相电流谐波畸变率降至5.53%,振动加速度最大降幅达到65.96%,显著改善了电机电磁振动性能。【结论】本文提出的改进控制策略,可有效减小低频和高频谐波电流,削弱低频和高频径向电磁力,从而实现对电机低频与高频电磁振动的协同抑制,对电机电磁振动和噪声优化具有一定的工程应用价值。
【目的】逆变器驱动的内置式永磁同步电机在运行过程中,谐波电流及其激励的径向电磁力易导致明显的电磁振动与噪声。而现有控制策略多侧重于抑制低频或高频单一方面的电磁振动,难以实现全频段电磁振动的有效抑制。因此,本文旨在提出一种兼顾低频与高频电磁振动抑制的改进控制方法。【方法】首先,利用Logistic映射与Markov链生成随机零矢量序列,用于改进随机零矢量SVPWM调制,实现动态调整逆变器开关脉冲导通时刻以抑制开关频率附近高频谐波,降低高频电磁振动;同时在最大转矩电流比控制中引入虚拟正弦波注入,从电流控制层面选择精确的电流矢量角,削弱低次谐波电流分量,降低低频电磁振动。【结果】结果表明,与传统控制策略相比,所提出的控制策略使A相电流谐波畸变率降至5.53%,振动加速度最大降幅达到65.96%,显著改善了电机电磁振动性能。【结论】本文提出的改进控制策略,可有效减小低频和高频谐波电流,削弱低频和高频径向电磁力,从而实现对电机低频与高频电磁振动的协同抑制,对电机电磁振动和噪声优化具有一定的工程应用价值。
2026, 53(5):444-455.
DOI: 10.12177/emca.2026.155
摘要:
【目的】传统永磁同步电机驱动受限于电解电容的热衰退特性,寿命存在瓶颈。无电解电容驱动系统通过薄膜电容替换电解电容提升了可靠性,但其引入的大电感易导致网侧产生LC谐振。为此,本文提出一种基于虚拟阻尼功率控制的方法,有效抑制了网侧谐振并提升了系统的功率因数与电能质量。【方法】为探究网侧LC谐振的影响因素,推导了无电解电容驱动系统的特征方程,明确了增加系统阻尼以抑制谐振的必要性。优化传统虚拟阻抗控制方案,基于能量守恒与空间矢量脉宽调制控制周期,建立母线电容功率、网侧电感功率与谐振功率的对应关系。通过精准计算谐振功率并转化为电压矢量进行补偿,实现了对谐振的有效抑制。【结果】试验结果表明,本文所提方法在额定转速和高转速工况下均有效抑制了网侧LC谐振,网侧电流总谐波失真显著降低,系统功率因数最高可达0.99。【结论】本文所提方法为无电解电容驱动系统在低成本、高可靠性领域的工程应用提供了参考。
【目的】传统永磁同步电机驱动受限于电解电容的热衰退特性,寿命存在瓶颈。无电解电容驱动系统通过薄膜电容替换电解电容提升了可靠性,但其引入的大电感易导致网侧产生LC谐振。为此,本文提出一种基于虚拟阻尼功率控制的方法,有效抑制了网侧谐振并提升了系统的功率因数与电能质量。【方法】为探究网侧LC谐振的影响因素,推导了无电解电容驱动系统的特征方程,明确了增加系统阻尼以抑制谐振的必要性。优化传统虚拟阻抗控制方案,基于能量守恒与空间矢量脉宽调制控制周期,建立母线电容功率、网侧电感功率与谐振功率的对应关系。通过精准计算谐振功率并转化为电压矢量进行补偿,实现了对谐振的有效抑制。【结果】试验结果表明,本文所提方法在额定转速和高转速工况下均有效抑制了网侧LC谐振,网侧电流总谐波失真显著降低,系统功率因数最高可达0.99。【结论】本文所提方法为无电解电容驱动系统在低成本、高可靠性领域的工程应用提供了参考。
2026, 53(5):456-464.
DOI: 10.12177/emca.2026.156
摘要:
【目的】为了解决永磁同步电机(PMSM)模型预测电流控制(MPCC)参数依赖性强的问题,本文提出了一种基于临近电流变化的预测模型,消除了电阻和转子磁链参数,提高了PMSM MPCC的参数鲁棒性。【方法】基于PMSM传统电流预测模型与临近电流变化,首先计算施加与上一时刻相同电压矢量Vn的预测电流值。然后,以此为基准值,计算得出施加其他电压矢量的预测值,从而建立基于临近电流变化的预测模型。最后,通过仿真和试验,对比了基于传统电流预测模型、增量式电流预测模型和临近电流变化预测模型的PMSM MPCC性能。【结果】仿真和试验结果表明,本文所提临近电流变化预测模型无需定子电阻和转子磁链参数,其控制性能与传统及增量式电流预测模型相当,且三者最优电压矢量选择一致。该模型仅依赖定子d、q轴电感,显著降低了参数依赖性,系统运行稳定。【结论】本文所提模型为PMSM MPCC提供了更简化的解决方案。
【目的】为了解决永磁同步电机(PMSM)模型预测电流控制(MPCC)参数依赖性强的问题,本文提出了一种基于临近电流变化的预测模型,消除了电阻和转子磁链参数,提高了PMSM MPCC的参数鲁棒性。【方法】基于PMSM传统电流预测模型与临近电流变化,首先计算施加与上一时刻相同电压矢量Vn的预测电流值。然后,以此为基准值,计算得出施加其他电压矢量的预测值,从而建立基于临近电流变化的预测模型。最后,通过仿真和试验,对比了基于传统电流预测模型、增量式电流预测模型和临近电流变化预测模型的PMSM MPCC性能。【结果】仿真和试验结果表明,本文所提临近电流变化预测模型无需定子电阻和转子磁链参数,其控制性能与传统及增量式电流预测模型相当,且三者最优电压矢量选择一致。该模型仅依赖定子d、q轴电感,显著降低了参数依赖性,系统运行稳定。【结论】本文所提模型为PMSM MPCC提供了更简化的解决方案。
2026, 53(5):465-476.
DOI: 10.12177/emca.2026.157
摘要:
【目的】异步电机在现代工业变工况及跨设备应用场景下,因数据分布偏移导致传统故障诊断模型性能严重退化。针对现有单一域对齐策略泛化能力不足以及诊断模型计算复杂度高的问题,本文提出了一种融合领域对抗网络(DANN)与关联对齐(CORAL)的轻量化故障诊断方法。【方法】基于Maxwell与Simulink搭建联合仿真平台,模拟矢量控制下电机的动态行为,获取多工况定子电流信号。采用时域差分与连续小波变换协同的预处理策略,抑制基波分量并生成高辨识度的时频图像特征。采用轻量化网络GhostNetV2作为特征提取骨干,以降低计算成本。在标准域对抗训练的基础上引入CORAL损失,通过显式对齐源域与目标域特征的二阶统计量,构建隐式对抗与显式统计量匹配的双重域对齐机制。【结果】仿真和试验结果表明,本文所提方法在保证模型轻量化的同时显著提升了诊断性能。在同一电机变工况的迁移任务中,目标域平均分类正确率达到99.1%;在更具挑战的不同电机跨型号迁移任务中,目标域平均分类正确率保持在81.9%,显著优于对比算法。【结论】本文所提双重域对齐策略能够在一定程度上缓解复杂工况下的特征迁移难题,在降噪效果、模型轻量化与泛化性能之间取得了良好平衡,为异步电机的非侵入式在线监测与跨域故障诊断提供了可靠的解决方案。
【目的】异步电机在现代工业变工况及跨设备应用场景下,因数据分布偏移导致传统故障诊断模型性能严重退化。针对现有单一域对齐策略泛化能力不足以及诊断模型计算复杂度高的问题,本文提出了一种融合领域对抗网络(DANN)与关联对齐(CORAL)的轻量化故障诊断方法。【方法】基于Maxwell与Simulink搭建联合仿真平台,模拟矢量控制下电机的动态行为,获取多工况定子电流信号。采用时域差分与连续小波变换协同的预处理策略,抑制基波分量并生成高辨识度的时频图像特征。采用轻量化网络GhostNetV2作为特征提取骨干,以降低计算成本。在标准域对抗训练的基础上引入CORAL损失,通过显式对齐源域与目标域特征的二阶统计量,构建隐式对抗与显式统计量匹配的双重域对齐机制。【结果】仿真和试验结果表明,本文所提方法在保证模型轻量化的同时显著提升了诊断性能。在同一电机变工况的迁移任务中,目标域平均分类正确率达到99.1%;在更具挑战的不同电机跨型号迁移任务中,目标域平均分类正确率保持在81.9%,显著优于对比算法。【结论】本文所提双重域对齐策略能够在一定程度上缓解复杂工况下的特征迁移难题,在降噪效果、模型轻量化与泛化性能之间取得了良好平衡,为异步电机的非侵入式在线监测与跨域故障诊断提供了可靠的解决方案。
2026, 53(5):477-488.
DOI: 10.12177/emca.2026.160
摘要:
【目的】在实际应用中,永磁同步电机(PMSM)转速易受到多源耦合扰动的影响,导致传统电机控制无法满足PMSM在一些高精度应用领域中的控制要求。因此研究针对周期性和非周期性扰动的PMSM抗扰控制策略来抑制转速波动对提高电机系统控制精度具有重要意义。【方法】针对受周期性与非周期性扰动影响下永磁同步电机的转速波动问题,提出了一种基于自抗扰重复控制器的永磁同步电机转速波动抑制策略,来实现转速波动抑制。首先对基于误差的自抗扰控制器(EBADRC)进行改进,采用低通滤波器去替代ESO中的积分器,增强其抗干扰能力。其次使用重复控制器去改进EBADRC的控制律,从而实现对多种干扰频率造成的周期性波动的抑制。最后在样机试验平台上对本文所提控制策略以及EBADRC、改进EBADRC和PI控制进行试验对比。【结果】在突加50%负载与突加100%负载的工况下,所提控制策略可以更好地抑制周期性干扰与非周期性干扰。在额定转速2 000 r/min时,突加100%负载工况下,采用所提控制方法时的转速跌落比采用PI控制器、EBADRC、改进EBADRC时的转速跌落分别减小了65、78和85 r/min,周期性转速波动分别减小了7、12和26 r/min。所提方法在b0不匹配工况下的转速稳态试验表明,在参数b0增大一倍或减小一倍时,PMSM仍运行稳定,由此证明所提方法的参数鲁棒性能较好。【结论】本文所提的基于自抗扰重复控制器的永磁同步电机转速波动抑制策略可以有效抑制周期性与非周期性扰动,并具备良好的鲁棒性。
【目的】在实际应用中,永磁同步电机(PMSM)转速易受到多源耦合扰动的影响,导致传统电机控制无法满足PMSM在一些高精度应用领域中的控制要求。因此研究针对周期性和非周期性扰动的PMSM抗扰控制策略来抑制转速波动对提高电机系统控制精度具有重要意义。【方法】针对受周期性与非周期性扰动影响下永磁同步电机的转速波动问题,提出了一种基于自抗扰重复控制器的永磁同步电机转速波动抑制策略,来实现转速波动抑制。首先对基于误差的自抗扰控制器(EBADRC)进行改进,采用低通滤波器去替代ESO中的积分器,增强其抗干扰能力。其次使用重复控制器去改进EBADRC的控制律,从而实现对多种干扰频率造成的周期性波动的抑制。最后在样机试验平台上对本文所提控制策略以及EBADRC、改进EBADRC和PI控制进行试验对比。【结果】在突加50%负载与突加100%负载的工况下,所提控制策略可以更好地抑制周期性干扰与非周期性干扰。在额定转速2 000 r/min时,突加100%负载工况下,采用所提控制方法时的转速跌落比采用PI控制器、EBADRC、改进EBADRC时的转速跌落分别减小了65、78和85 r/min,周期性转速波动分别减小了7、12和26 r/min。所提方法在b0不匹配工况下的转速稳态试验表明,在参数b0增大一倍或减小一倍时,PMSM仍运行稳定,由此证明所提方法的参数鲁棒性能较好。【结论】本文所提的基于自抗扰重复控制器的永磁同步电机转速波动抑制策略可以有效抑制周期性与非周期性扰动,并具备良好的鲁棒性。
2026, 53(5):489-499.
DOI: 10.12177/emca.2026.161
摘要:
【目的】针对传统有机绝缘材料导热性能差,导致电机在过载工况下散热性能差的问题,本文以高导热的碳化硅(SiC)绝缘漆替代传统槽绝缘纸,以提升电机的性能。【方法】以一台1.1 kW的异步电机为例。首先,建立其三维温度场仿真模型;其次,对采用普通槽绝缘纸和SiC槽绝缘漆的电机进行热仿真分析;最后,搭建试验平台,测试两种电机在额定至1.5倍负载范围内的温升、电流、效率等性能参数。【结果】试验与仿真表明,采用SiC高导热绝缘漆的电机,其绕组的稳态温升、运行电流均全面低于传统绝缘电机,效率更高。尤其在1.5倍过载工况下,传统绝缘电机温度升至150 ℃超限停机,SiC绝缘电机则稳定于135 ℃,并有充足的安全余量。【结论】SiC高导热绝缘材料应用于定子槽绝缘,可显著改善散热,抑制绕组温升,进而提升电机效率与过载能力。该方案能有效降低温升并提升可靠性,特别适用于高过载及对热敏感的电机应用场景。
【目的】针对传统有机绝缘材料导热性能差,导致电机在过载工况下散热性能差的问题,本文以高导热的碳化硅(SiC)绝缘漆替代传统槽绝缘纸,以提升电机的性能。【方法】以一台1.1 kW的异步电机为例。首先,建立其三维温度场仿真模型;其次,对采用普通槽绝缘纸和SiC槽绝缘漆的电机进行热仿真分析;最后,搭建试验平台,测试两种电机在额定至1.5倍负载范围内的温升、电流、效率等性能参数。【结果】试验与仿真表明,采用SiC高导热绝缘漆的电机,其绕组的稳态温升、运行电流均全面低于传统绝缘电机,效率更高。尤其在1.5倍过载工况下,传统绝缘电机温度升至150 ℃超限停机,SiC绝缘电机则稳定于135 ℃,并有充足的安全余量。【结论】SiC高导热绝缘材料应用于定子槽绝缘,可显著改善散热,抑制绕组温升,进而提升电机效率与过载能力。该方案能有效降低温升并提升可靠性,特别适用于高过载及对热敏感的电机应用场景。
2026, 53(5):500-511.
DOI: 10.12177/emca.2026.164
摘要:
【目的】轴向错角高速开关磁阻电机采用两套定转子错角结构,以改善传统开关磁阻电机因双凸极结构和非线性磁路导致的转矩脉动问题。为进一步降低电机转矩脉动,提高电机效率,本文提出了一种应用于错角结构开关磁阻电机的新型转矩分配函数策略。【方法】该策略针对稳态运行阶段,考虑到了两套定转子均处于单相导通和分别处于单相导通与两相交换导通的情况,前者按照转矩电流平方比分配两个导通相的转矩,后者用单相导通侧产生的转矩来补偿两相交换侧缺少的转矩,以实现对电机两侧各相绕组所分配转矩的最优配置。此外,设计了控制系统总体运行流程以保证系统可靠性。起动升速阶段采用电流斩波控制策略,限制电流峰值的同时确保快速跟踪给定转速;过渡阶段设计了转矩分配函数以实现起动阶段至稳态运行阶段的平滑切换。最后采用Simulink搭建电机控制系统仿真模型,验证本文所提控制策略的有效性。【结果】瞬态仿真结果表明,所提出的控制策略优化了转速调节时间与超调量,且起动升速阶段与稳态运行阶段过渡平稳,验证了所提控制策略的可靠性。稳态仿真结果表明低速与高速工况下采用改进转矩分配函数策略的转矩脉动系数与转矩电流比均优于四种传统转矩分配函数策略。【结论】本文所提出的控制策略具有可行性与稳定性,起到了降低电机转矩脉动与提高电机效率的作用,为改善高速开关磁阻电机控制性能提供了一种新思路。
【目的】轴向错角高速开关磁阻电机采用两套定转子错角结构,以改善传统开关磁阻电机因双凸极结构和非线性磁路导致的转矩脉动问题。为进一步降低电机转矩脉动,提高电机效率,本文提出了一种应用于错角结构开关磁阻电机的新型转矩分配函数策略。【方法】该策略针对稳态运行阶段,考虑到了两套定转子均处于单相导通和分别处于单相导通与两相交换导通的情况,前者按照转矩电流平方比分配两个导通相的转矩,后者用单相导通侧产生的转矩来补偿两相交换侧缺少的转矩,以实现对电机两侧各相绕组所分配转矩的最优配置。此外,设计了控制系统总体运行流程以保证系统可靠性。起动升速阶段采用电流斩波控制策略,限制电流峰值的同时确保快速跟踪给定转速;过渡阶段设计了转矩分配函数以实现起动阶段至稳态运行阶段的平滑切换。最后采用Simulink搭建电机控制系统仿真模型,验证本文所提控制策略的有效性。【结果】瞬态仿真结果表明,所提出的控制策略优化了转速调节时间与超调量,且起动升速阶段与稳态运行阶段过渡平稳,验证了所提控制策略的可靠性。稳态仿真结果表明低速与高速工况下采用改进转矩分配函数策略的转矩脉动系数与转矩电流比均优于四种传统转矩分配函数策略。【结论】本文所提出的控制策略具有可行性与稳定性,起到了降低电机转矩脉动与提高电机效率的作用,为改善高速开关磁阻电机控制性能提供了一种新思路。
2026, 53(5):512-522.
DOI: 10.12177/emca.2026.163
摘要:
【目的】匝间短路故障是电路系统及电机驱动系统中常见且隐蔽的早期故障类型,不同相故障在物理机理上具有一致性,但受相位差异与测量条件影响,其数据分布存在显著差异,给数据驱动诊断方法的跨相应用带来挑战。本文提出一种在有限标注条件下实现不同相匝间短路故障的统一诊断方法。【方法】将相别差异视为一种特定形式的数据分布偏移,因此匝间短路的核心判据与具体相位无关。基于此,本文从跨相迁移的角度出发,提出一种仅利用单一相匝间短路故障数据进行模型训练,并将其直接应用于其他相故障诊断的可行性方法。该方法通过构建具有物理一致性的特征表示,并采用统一的轻量化诊断模型,以此实现单相训练条件下的多相匝间短路故障识别。【结果】结果表明,在不引入复杂迁移结构和额外标注数据的前提下,所提出的方法在训练相上具有较高诊断精度,并能够在不同相匝间短路故障诊断任务中保持稳定性能,显著提升了故障诊断的跨相泛化能力。【结论】该研究为降低匝间短路故障诊断模型对多相标注数据的依赖、提升模型在实际工程场景中的可推广性提供了一种简洁而有效的解决思路,具有较高的工程实用价值。
【目的】匝间短路故障是电路系统及电机驱动系统中常见且隐蔽的早期故障类型,不同相故障在物理机理上具有一致性,但受相位差异与测量条件影响,其数据分布存在显著差异,给数据驱动诊断方法的跨相应用带来挑战。本文提出一种在有限标注条件下实现不同相匝间短路故障的统一诊断方法。【方法】将相别差异视为一种特定形式的数据分布偏移,因此匝间短路的核心判据与具体相位无关。基于此,本文从跨相迁移的角度出发,提出一种仅利用单一相匝间短路故障数据进行模型训练,并将其直接应用于其他相故障诊断的可行性方法。该方法通过构建具有物理一致性的特征表示,并采用统一的轻量化诊断模型,以此实现单相训练条件下的多相匝间短路故障识别。【结果】结果表明,在不引入复杂迁移结构和额外标注数据的前提下,所提出的方法在训练相上具有较高诊断精度,并能够在不同相匝间短路故障诊断任务中保持稳定性能,显著提升了故障诊断的跨相泛化能力。【结论】该研究为降低匝间短路故障诊断模型对多相标注数据的依赖、提升模型在实际工程场景中的可推广性提供了一种简洁而有效的解决思路,具有较高的工程实用价值。
2026, 53(5):523-535.
DOI: 10.12177/emca.2026.165
摘要:
【目的】本文针对分数槽集中绕组(FSCW)定子轴向磁通同步电机存在齿槽转矩会导致振动噪音,降低控制精度与运行平稳性的问题,利用虚位移法分析其产生原因并推导其近似表达式,为电机设计、制造、优化提供理论依据。【方法】首先分析了FSCW的基本理论,介绍贯穿式FSCW定子轴向磁通双转子同步电机(AF-DR-TS-FSCW-SG)的结构特点及其主磁通耦合原理。然后采用虚位移法分析该类电机齿槽转矩产生机理,并结合磁路法推导齿槽转矩表达式,得到其近似数学模型。同时本文还提出一种针对轴向磁通双转子同步电机的二维有限元仿真模型,并通过空载试验验证该模型的准确性。最后通过齿槽转矩数学模型得到的齿槽转矩主导谐波幅值与二维有限元仿真结果进行对比分析。【结果】结果表明,在一号转子单独激励、二号转子单独激励、两转子同时激励三种工况下的二维有限元仿真结果与试验结果在空载电压幅值上的相对误差依次为4.02%、16.84%与10.73%,波形变化趋势保持一致。同时一号转子单独激励与二号转子单独激励工况下二维有限元仿真的齿槽转矩与通过虚位移法计算结果在齿槽转矩主导谐波上的相对误差为13.86%与13.57%。【结论】本文所提出的FSCW定子轴向磁通同步电机二维有限元仿真模型能较准确地反映电机实际性能,同时利用虚位移法推导的齿槽转矩数学模型具有较高的准确性。
【目的】本文针对分数槽集中绕组(FSCW)定子轴向磁通同步电机存在齿槽转矩会导致振动噪音,降低控制精度与运行平稳性的问题,利用虚位移法分析其产生原因并推导其近似表达式,为电机设计、制造、优化提供理论依据。【方法】首先分析了FSCW的基本理论,介绍贯穿式FSCW定子轴向磁通双转子同步电机(AF-DR-TS-FSCW-SG)的结构特点及其主磁通耦合原理。然后采用虚位移法分析该类电机齿槽转矩产生机理,并结合磁路法推导齿槽转矩表达式,得到其近似数学模型。同时本文还提出一种针对轴向磁通双转子同步电机的二维有限元仿真模型,并通过空载试验验证该模型的准确性。最后通过齿槽转矩数学模型得到的齿槽转矩主导谐波幅值与二维有限元仿真结果进行对比分析。【结果】结果表明,在一号转子单独激励、二号转子单独激励、两转子同时激励三种工况下的二维有限元仿真结果与试验结果在空载电压幅值上的相对误差依次为4.02%、16.84%与10.73%,波形变化趋势保持一致。同时一号转子单独激励与二号转子单独激励工况下二维有限元仿真的齿槽转矩与通过虚位移法计算结果在齿槽转矩主导谐波上的相对误差为13.86%与13.57%。【结论】本文所提出的FSCW定子轴向磁通同步电机二维有限元仿真模型能较准确地反映电机实际性能,同时利用虚位移法推导的齿槽转矩数学模型具有较高的准确性。
《电机与控制应用》
月刊，1959年创刊
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